DE1134463B

DE1134463B - Automatic arc welding machine for melting electrodes with continuously working electrode feed mechanism

Info

Publication number: DE1134463B
Application number: DEK43154A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Goeran Folke Almqvist
Original assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Current assignee: KJELLBERG ESAB GmbH
Priority date: 1960-03-17
Filing date: 1961-03-10
Publication date: 1962-08-09

Description

Lichtbogen-Schweißautomat für abschmelzende Elektroden mit stufenlos arbeitendem Elektroden -Vorschubwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für die automatische Lichtbogenschweißung mit abschmelzender Elektrode, z. B. für Schutzgas- oder Unterpulverschweißung oder für die Schweißung mit Netzmantelelektroden,wobei die Elektrode von einem stufenlos arbeitenden Vorschubwerk vorgeschoben wird. Solche Geräte können ein gutes Schweißergebnis bekanntlich nur dann erbringen, wenn die Stromstärke, die Bogenspannung und die Schweißgeschwindigkeit richtig gewählt sind. Unter Schweißgeschwindigkeit ist in dieser Verbindung die Geschwindigkeit des Schweißkopfes in bezug auf das Werkstück zu verstehen. Die Wahl der genannten Größen richtet sich nicht nur nach der Ausführung der Elektrode und nach der Art des Schutzmittels, sondern auch nach anderen Faktoren, z. B. der Nahtausbildung, der Legierungszusammensetzung des Grundwerkstoffs und der Dicke der zu verschweißenden Werkstücke. Um den Schweißern das Ausprobieren der richtigen Schweißbedingungen möglichst zu ersparen, pflegen die Schweißautomatenhersteller Leitwerttafeln über die genannten Schweißgrößen für die in der Praxis am häufigsten vorkommenden Schweißfälle zur Verfügung zu stellen. Der Schweißer hat dann grundsätzlich nur die gegebene Schweißgeschwindigkeit einzustellen und außerdem diejenigen Einstellungsmaßnahmen durchzuführen, welche erforderlich sind, um die von dem Voltmeter und dem Amperemeter des Automaten angezeigten Werte der Bogenspannung und der Stromstärke mit den gegebenen Leitwerten dieser Größen in Einklang zu bringen. Diese Arbeitsweise bietet jedoch praktisch Schwierigkeiten, vor allem deswegen, weil die Stromstärke, besonders am Anfang des Schweißvorganges, unaufhörlich schwankt, so daß die tatsächliche mittlere Stromstärke sich nicht zuverlässig feststellen läßt. Manchmal kommt noch ein systematischer Fehler dazu, der darauf beruht, daß der Strom eine solche Kurvenform aufweist, daß das Amperemeter nicht den Effektivwert des Stromes anzeigt. Die Einstellung eines Schweißautomaten für einen gegebenen Schweißfall ist deshalb immer noch eine Aufgabe, die subjektive Momente enthält und eine gewisse Gewandtheit und Beurteilungsfähigkeit voraussetzt. Die Einstellung bei der Unterpulverschweißung gilt als besonders schwierig, weil das Schmelzbad nicht sichtbar ist und man erst nachträglich feststellen kann, ob die Naht die richtige Form erhalten hat.Automatic arc welding machine for consumable electrodes with stepless working electrode feed mechanism The invention relates to a device for automatic arc welding with a consumable electrode, e.g. B. for inert gas or submerged arc welding or for welding with mesh-coated electrodes, where the electrode is advanced by an infinitely variable feed mechanism. Such As is well known, devices can only produce a good welding result if they Amperage, arc voltage and welding speed are correctly selected. In this connection, the welding speed is the speed of the welding head to be understood in relation to the workpiece. The choice of the sizes mentioned is based not only according to the design of the electrode and the type of protective agent, but also according to other factors, e.g. B. the seam formation, the alloy composition the base material and the thickness of the workpieces to be welded. To the welders to avoid trying out the correct welding conditions as much as possible the welding machine manufacturers guide value tables on the welding parameters mentioned for to provide the welding cases that occur most frequently in practice. The welder then basically only has to set the given welding speed and also to carry out those recruitment measures that are necessary to the values displayed by the voltmeter and the ammeter of the machine the arc voltage and the current strength with the given conductance of these quantities to reconcile. However, this way of working presents practical difficulties mainly because the current strength, especially at the beginning of the welding process, fluctuates incessantly, so that the actual mean amperage is not reliable can be determined. Sometimes there is a systematic error on top of that is based on the fact that the current has such a waveform that the ammeter does not shows the rms value of the current. The setting of an automatic welding machine for a given welding case is therefore still a task, the subjective one Contains moments and requires a certain dexterity and judgment. The setting for submerged arc welding is particularly difficult because the weld pool is not visible and you can only determine afterwards whether the seam has got the right shape.

Die Erfindung hat in erster Linie zum Zweck, die oben angedeuteten Schwierigkeiten zu beseitigen und eine leichtere und sicherere Einstellung des Automaten zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß das Gerät mit einer Vorrichtung zur Messung und sichtbaren Anzeige der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode versehen ist. Unter Vorschubgeschwindigkeit ist hier die Geschwindigkeit zu verstehen, mit der die Elektrode in ihrer Längsrichtung vorgeschoben wird. Das Vörschubwerk soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in an sich bekannter Weise für stufenlosen Vorschub eingerichtet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich sowohl für Schweißgeräte, die für das Schweißen mit sogenannten selbstregelndem Bogen eingerichtet sind, als auch für Schweißgeräte, bei denen der Vorschub der Elektrode in Abhängigkeit von der Bogenspannung und/oder dem Schweißstrom gesteuert wird.The invention has primarily the purpose indicated above Eliminate difficulties and make the machine easier and safer to set up to enable. According to the invention this purpose is achieved in that the device with a device for measuring and visible display of the feed speed the electrode is provided. Under feed speed, here is the speed to understand with which the electrode is advanced in its longitudinal direction. That In the device according to the invention, the feed mechanism is to be used in a manner known per se be set up for stepless feed. The device according to the invention is suitable both for welding equipment, for welding with so-called self-regulating Arches are set up, as well as for welding machines, in which the advance of the Electrode controlled as a function of the arc voltage and / or the welding current will.

Die Erfindung ermöglicht es, in den Leitwerttafeln usw. die sonst üblichen Vorschriften betreffend die Stromstärke durch Vorschriften betreffend die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode zu ersetzen. Bei der Einstellung des Automaten braucht sich der Schweißer überhaupt nicht um die Stromstärke zu kümmern, sondern stellt das Gerät bzw. die Schweißstromquelle so ein, daß die Schweißgeschwindigkeit, die Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit und die Bogenspannung die für den vorliegenden Schweißfall empfohlenen Werte aufweisen. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung läßt den Meßwert, d. h. die Vorschubgeschwindigkeit, deutlich und eindeutig erkennen und ergibt somit einen zuverlässigeren Richtpunkt für die Einstellung als ein Amperemeter. Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehener Schweißautomat braucht überhaupt nicht mit einem Amperemeter ausgerüstet zu sein. Der Wegfall des sonst für das Amperemeter erforderlichen Nebenschlußwiderstandes stellt einen weiteren Vorteil dar, da dieser Widerstand bei den bei der Automatschweißung üblichen Stromstärken einen schweren, sperrigen und durch sein Lüftungsbedürfnis Schwierigkeiten bereitenden Bauteil darstellt.The invention makes it possible to use the otherwise usual regulations concerning the current intensity by regulations concerning the Replace the feed speed of the electrode. When setting the machine the welder does not need to worry about the current strength at all, but rather sets the device or the welding power source so that the welding speed, the electrode advance speed and the arc voltage are those for the present Welding case have recommended values. The display device according to the invention lets the measured value, d. H. clearly and unambiguously recognize the feed speed and thus gives a more reliable benchmark for adjustment than an ammeter. A Automatic welding machine provided with the device according to the invention needs at all not to be equipped with an ammeter. The elimination of the otherwise for the ammeter required shunt resistance is another advantage, as this Resistance at the current strengths usual in automatic welding a heavy, is bulky and difficult component due to its need for ventilation.

Zur Anzeige der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode kann mit Vorteil ein Spannungsgerät (Voltmeter) dienen, das von: einem an sich bekannten, vom Vorschubmotor (durch eine Übersetzungsvorrichtung oder vorzugsweise unmittelbar) angetriebenen Tachometergenerator gespeist wird. Unter einem Tachometergenerator wird ein kleiner Generator verstanden, der eine der Drehzahl genau proportionierte Spannung (meistens eine Gleichspannung) abgibt.To display the feed rate of the electrode can be advantageous a voltage device (voltmeter) are used by: a known per se, from the feed motor (by a translation device or preferably directly) driven Tachometer generator is fed. Under a speedometer generator there will be a small one Generator understood, the one of the speed exactly proportioned voltage (mostly a DC voltage).

Die Erfindung umfaßt auch die Möglichkeit, die vom Tachometergenerator abgegebene Spannung einem integrierenden Gerät zuzuführen, dessen Anzeige ein Maß der während einer bestimmten Zeitdauer oder von einer bestimmten Schweißaufgabe verbrauchten Elektrodenlänge darstellt.The invention also includes the possibility of the speedometer generator to feed the output voltage to an integrating device, the display of which is a measure during a certain period of time or from a certain welding task represents used electrode length.

Die Erfindung soll jetzt an Hand der Zeichnung näher erklärt werden, die ein Ausführungsbeispiel eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Schweißautomaten darstellt. Der Schweißautomat ist in Seitenansicht gezeigt.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, the one embodiment of a provided with the device according to the invention Represents automatic welding machines. The automatic welding machine is shown in side view.

Ein Wagen oder Fahrgestell t, der in bekannter Weise durch einen eingebauten Motor über ein Übersetzungsgetriebe angetrieben wird, trägt einen Maschinenkörper 2, an dem eine Schweißkopfeinheit 3, ein Gerätekasten 4 und ein Tragarm 5 einer drehbar gelagerten Drahttrommel 6 befestigt sind. Die Schweißkopfeinheit besteht aus einem mit zwei Wellenzapfen versehenen Vorschubmotor 7, einem von einem Wellenzapfen des Motors unmittelbar angetriebenen Tachometergenerator 8, einem vom anderen Wellenzapfen des Motors angetriebenen übersetzungs- , getriebe 9, dessen auf die Motorwelle senkrecht stehende Ausgangswelle eine Vorschubrolle 10 trägt, und einem am Getriebekasten drehbar gelagerten und in der gewünschten Winkellage feststellbaren Schweißkopf 11. Der Gerätekasten 4 enthält ein die Bogen- , Spannung anzeigendes Voltmeter 12; ein an der Ausgangsspannung des Tachometergenerators angeschlossenes Voltmeter 13, das die z. B. in m/h ausgedrückte Drahtgeschwindigkeit anzeigt, und ein drittes Meßgerät 14, das die Geschwindigkeit des Wagens (die Schweißgeschwindigkeit) anzeigt. Ferner sind auf dem Gerätekasten die folgenden fünf Steuerglieder vorgesehen: Ein Einstellrad 15 für die Bogenspannung, ein Schalter 16 zum Ein- und Ausschalten des Vorschubmotors 7, ein Dreilagenschalter 17 zum Einstellen der Charakteristik der Schweißstromquelle, ein Dreilagenschalter 18 zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors des Wagens, wobei die beiden wirksamen Lagen des Schalters verschiedenen Bewegungsrichtungen des Wagens entsprechen, und ein Einstellrad 19 für die Wagengeschwindigkeit (Schweißgeschwindigkeit).A carriage or chassis t, which is driven in a known manner by a built-in motor via a transmission gear, carries a machine body 2 to which a welding head unit 3, a device box 4 and a support arm 5 of a rotatably mounted wire drum 6 are attached. The welding head unit consists of a feed motor 7 provided with two shaft journals, a tachometer generator 8 driven directly by one shaft journal of the motor, a transmission gear 9 driven by the other shaft journal of the motor, the output shaft of which, perpendicular to the motor shaft, carries a feed roller 10 , and one The welding head 11 rotatably mounted on the gear box and lockable in the desired angular position. The equipment box 4 contains a voltmeter 12 that displays the arc voltage; a connected to the output voltage of the tachometer generator voltmeter 13, which the z. B. indicates wire speed expressed in m / h, and a third measuring device 14, which indicates the speed of the carriage (the welding speed). The following five control elements are also provided on the equipment box: a setting wheel 15 for the arc voltage, a switch 16 for switching the feed motor 7 on and off, a three-position switch 17 for setting the characteristics of the welding power source, a three-position switch 18 for switching the drive motor on and off of the carriage, the two effective positions of the switch corresponding to different directions of movement of the carriage, and a setting wheel 19 for the carriage speed (welding speed).

Das beschriebene Schweißgerät soll in Verbindung mit einer Schweißstromquelle verwendet werden, deren Charakteristik eine abfallende, einstellbare Neigung aufweist, z. B. mit einem Gleichstromgenerator mit regelbarer Gegenkompoundierung oder mit einem Transformator mit regelbarer Streuuung. Zur Einstellung der Neigung der Charakteristik ist die Stromquelle in bekannter Weise mit einem umschaltbaren, das Stellglied der Stromquelle betätigenden Einstellmotor versehen, der mittels des Schalters 17 mit dem einen oder anderen Drehsinn eingeschaltet werden kann. Die Drehzahl des Vorschubmotors 7 und somit die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode wird in bekannter Weise dauernd in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der tatsächlichen Bogenspannung und einer mittels des Einstellrades 15 einstellbaren, z. B. an einem Potentiometer abgegriffenen Vergleichsspannung gesteuert.The welding device described is intended to be used in conjunction with a welding power source are used, the characteristics of which have a falling, adjustable incline, z. B. with a DC generator with adjustable counter compounding or with a transformer with adjustable spread. To adjust the slope of the characteristic is the power source in a known manner with a switchable, the actuator of the Power source actuating adjustment motor provided by means of the switch 17 with one or the other direction of rotation can be switched on. The speed of the feed motor 7 and thus the feed rate of the electrode is continuous in a known manner depending on the difference between the actual arc voltage and one adjustable by means of the dial 15, for. B. tapped on a potentiometer Equivalent voltage controlled.

Bei einer gegebenen Schweißaufgabe geht der Schweißer von Leitwerten der Schweißgeschwindigkeit, der Bogenspannung und der Vorschubgeschwindigkeit (Drahtgeschwindigkeit) aus. Die Schweißgeschwindigkeit wird mittels des Einstellrades 19 eingestellt. Mittels des Einstellrades 15 wird die Vergleichspannung und mittels des Dreilagenschalters 17 wird die Charakteristik der Schweißstromquelle so eingestellt, daß die von den Meßgeräten 12 und 13 angezeigte Bogenspannung bzw. Drahtgeschwindigkeit möglichst nahe mit den Leitwerten übereinstimmen.For a given welding task, the welder assumes guideline values the welding speed, the arc voltage and the feed speed (wire speed) the end. The welding speed is set by means of the setting wheel 19. Means the setting wheel 15 is the comparison voltage and by means of the three-position switch 17, the characteristics of the welding power source is set so that the Measuring devices 12 and 13 indicated arc voltage or wire speed if possible closely match the conductance values.

Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung auch bei solchen Schweißautomaten angewendet werden, die für das Schweißen mit selbstregelndem Bogen eingerichtet sind. Der Vorschubmotor wird in diesem Falle nicht, wie im oben beschriebenen Beispiel, in Abhängigkeit von der Bogenspannung gesteuert, sondern arbeitet mit einer konstanten, einstellbaren, von der Lichtbogenspannung und der Schweißstromstärke unabhängigen Drehzahl. Zum Einstellen bzw. Aufrechterhalten dieser konstanten Drehzahl kann jedes bekannte und geeignete Mittel, z. B. ein im Ankerstromkreis der Vorschubmotors liegender Fliehkraftregler; verwendet werden. Mit besonderem Vorteil kann aber in bekannter Weise die konstante Drehzahl des Vorschubmotors in der Weise aufrechterhalten werden, daß der Unterschied zwischen zwei Spannungen, und zwar einerseits der Spannung des Tachometergenerators, andererseits einer regelbaren, einer vorgeschriebenen Drehzahl entsprechenden Vergleichsspannung, einem Steuerstromkreis des Motors zugeführt wird, der die Drehzahl des Motors und somit auch die Spannung des Tachometergenerators in solchem Sinne ändert, daß der Spannungsunterschied zum Verschwinden gebracht wird. Es ist ferner möglich, einen Umschalter vorzusehen, durch den dem Steuerstromkreis entweder die (gegebenenfalls gleichgerichtete) Lichtbogenspannung oder die Tachometerspannung zugeführt werden kann. Im ersten Falle wird somit der Elektrodenvorschub in Abhängigkeit von der Bogenspannung gesteuert, während im zweiten Falle der Vorschub konstant ist und die Bogenlänge sich selbsttätig in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit und der Stromquellencharakteristik einstellt (selbstregelnder Bogen).As already mentioned, the invention can also be used in such automatic welding machines set up for self-regulating arc welding are. In this case, the feed motor is not, as in the example described above, controlled depending on the arc voltage, but works with a constant, adjustable, independent of arc voltage and welding amperage Rotational speed. To set or maintain this constant speed, any known and suitable means, e.g. B. a lying in the armature circuit of the feed motor Centrifugal governor; be used. With particular advantage, however, in well-known Way the constant speed of the feed motor can be maintained in such a way that the difference between two tensions, on the one hand the tension of the Tachometer generator, on the other hand, a controllable, a prescribed speed corresponding comparison voltage is fed to a control circuit of the motor, the speed of the motor and thus also the voltage of the tachometer generator changes in such a way that the tension difference disappears will. It is also possible to provide a changeover switch through which the control circuit either the (possibly rectified) arc voltage or the tachometer voltage can be fed. In the first case, the electrode advance is thus dependent controlled by the arc voltage, while in the second case the feed rate is constant and the sheet length is automatically dependent on the feed speed and adjusts the current source characteristic (self-regulating arc).

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for automatic arc welding with melting electrode, which is advanced by a steplessly working feed mechanism is characterized by a device for measuring and visually displaying the Feed rate of the electrode.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the display device from one Voltage measuring device (13) consists, this to a known tachometer generator driven by the feed mechanism (8) is connected.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the Tachometer voltage also has an integrating device for determining the during a certain period of time consumed electrode length is supplied. Into consideration printed publications: German Patent No. 1070 310; U.S. Patent No. 2,897,343.